(57)【要約】【課題】２以上の周波数帯で作動できる小型アンテナの提供。【解決手段】アンテナ装置（１００）は、例えばモノポールアンテナであるアンテナ（１０２）、第１負荷（１１０）及び第２負荷（１１２）を有する。ほぼ一軸に沿って延びるアンテナは、第１端（１０４）及び第２端（１０６）を有する。第１負荷は第１端でアンテナに結合されるのに対し、第２負荷は第１端及び第２端の間でアンテナに結合される。第１及び第２の負荷は共に、軸に関して対称である。アンテナ装置は、824ＭHz〜894ＭHzのＡＭＰＳ帯及び1850ＭHz〜1990ＭHzのＰＣＳ帯等の少なくとも２周波数帯で作動するよう配置されている。【選択図】図１
2007135212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ一軸に沿って延び、第１端（１０４）及び第２端（１０６）を有するアンテナ（１０２）と、前記第１端で前記アンテナに結合された第１負荷（１１０）と、前記第１端及び前記第２端の間で前記アンテナに結合される第２負荷（１１２）とを具備するアンテナ装置であって、
前記第１及び第２の負荷は、前記軸に関してそれぞれ対称であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナはモノポールアンテナであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第２負荷はＵ形状部分を有し、
前記軸は垂直であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記Ｕ形状部分は前記軸に関して対称であることを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１負荷は線形であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１負荷は前記軸に対して直交することを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記アンテナ、前記第１負荷及び前記第２負荷は、第１周波数帯の第１無線信号及び第２周波数帯の第２無線信号を交換するように配置されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１周波数帯は824ＭHzから894ＭHzまでであり、
前記第２周波数帯は1850ＭHzから1990ＭHzまでであることを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１周波数帯は880ＭHzから960ＭHzまでであり、
前記第２周波数帯は1710ＭHzから1880ＭHzまでであることを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記アンテナ装置は基板（２０２）をさらに具備し、
該基板は、前記アンテナ、前記第１負荷及び前記第２負荷を支持する表面（２０３）を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記アンテナは、前記軸に沿って25〜26mmの長さを有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記第１負荷は、前記アンテナが第１周波数帯で作動するよう配置され、
前記第２負荷は、前記アンテナが第２周波数帯で作動するよう配置され、
該第２周波数帯は前記第１周波数帯より高い周波数であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記アンテナ、前記第１負荷及び前記第２負荷を囲むレードーム（３０２）をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記表面は垂直平面内にあることを特徴とする請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記アンテナ装置は、前記基板に結合されたベース（２０４）をさらに具備し、
該ベースは、車両の外表面に実装されるよう構成されていることを特徴とする請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記第２負荷は、前記軸に関して対称であるＵ形状部分を有することを特徴とする請求項１３記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチバンドアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品及び装置を小型化することは一般的に望ましい。例えば、種々の無線用途で使用されるより小型のアンテナに対して需要がある。さらに、多重周波数帯で作動することができるアンテナに対して需要がある。
【特許文献１】特開２００１−３５７４２３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／２１０１９３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／１６０３７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
携帯電話用の代表的な車両アンテナシステムは、特定の性能要求に合致するよう大アンテナ要素（例えば、76mm以上）を使用する。大アンテナ要素は従来からベースに実装されており、可撓ホイップ又は硬いフィンにより囲まれるのが代表的である。この構造は車両外面に比較的大きな輪郭を作る。残念ながら、このような大きな輪郭は代表的な車両設計の目的及び美観と相反する。
【０００４】
このため、特定の性能条件に合致しながら、寸法の小さいアンテナ及びアンテナ装置に対するニーズがある。また、無線用途が行き渡るにつれて、２以上の周波数帯で作動できる小型アンテナに対するニーズがさらにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、アンテナ、第１負荷及び第２負荷を有するアンテナ装置により解決する。ほぼ一軸に沿って延びるアンテナは、第１端及び第２端を有する。第１負荷は第１端でアンテナに結合されるのに対し、第２負荷は第１端及び第２端の間でアンテナに結合される。
【０００６】
また、上記課題は、一表面を有する基板を有するアンテナ装置により解決する。この装置はまた、一表面上に配置されると共にほぼ一軸に沿って延びるアンテナを具備する。アンテナは第１端及び第２端を有する。装置は、第１端でアンテナに結合された一表面に配置された第１負荷と、第１端及び第２端の間でアンテナに結合された一表面に配置された第２負荷とを具備する。アンテナ装置はまた、アンテナ、第１負荷及び第２負荷を囲むレードームを具備する。ここで、第１及び第２の負荷はそれぞれ、軸に関して対称である。
【０００７】
上記課題はまた、アンテナ、第１負荷及び第２負荷を具備するアンテナ装置により解決する。アンテナはほぼ一軸に沿って延びると共に、第１端及び第２端を有する。第１負荷は第１端でアンテナに結合されると共にアンテナが第１周波数帯で作動するよう配置されるのに対し、第２負荷は第１端及び第２端の間でアンテナに結合されると共にアンテナが第１周波数帯より高い第２周波数帯で作動するよう配置される。第１及び第２の負荷はそれぞれ、軸に関して対称である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
特定の構造内にある或る数の要素を有する実施形態が例示されるが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。例えば、複数の要素の中で他の構造と同様、より多いか又は少ない要素を有してもよい。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に従ったアンテナ装置１００を示す図である。本装置１００は、２以上の周波数帯で無線信号を送受信するのに使用することができる。図１に示されるように、装置１００は、モノポールアンテナ１０２、第１負荷１１０及び第２負荷１１２を具備する。
【００１１】
図１は、ほぼ一軸１０３に沿って延びるモノポールアンテナ１０２を示す。この軸はほぼ垂直方向の軸である。さらに、アンテナ１０２は、第１端１０４及び第２端１０６を有して図示されている。第１端１０４及び第２端１０６間の距離は長さＬである。この長さは約25〜26mm（すなわち約１インチ）である。しかし、本発明はこの長さに限定されない。給電点１０８はほぼ第２端１０６に位置する。この地点では、（同軸ケーブル、電線又はトレース等の）信号搬送媒体をアンテナ１０２に結合してもよい。
【００１２】
第１の線形負荷１１０は、第１端１０４で又は第１端１０４付近でアンテナ１０２に取り付けられる。図１は、アンテナ１０２に対して第１負荷１１０が対称である状態を示している。第１負荷１１０は、第１周波数帯内で垂直方向に偏向した信号を送信及び受信するよう配置されている。第１周波数帯は、約824ＭHz〜894ＭHzの先進移動電話系（ＡＭＰＳ）帯を有してもよい。さらに又は或いは、第１周波数帯は、約880ＭHz〜960ＭHzの移動通信用欧州グローバル系（ＧＳＭ）帯を有してもよい。しかし、本発明はこれら典型的な周波数帯に限定されない。
【００１３】
図１に示されるように、第２の線形負荷１１２は、給電点１０８及び第１負荷１１０が取り付けられた地点の間の位置でアンテナ１０２に取り付けられる。図１はまた、アンテナ１０２に対して第２負荷１１２が対称である状態を示している。
【００１４】
第２負荷１１２は、第１周波数帯よりも高い第２周波数帯内で垂直方向に偏向した信号を送信及び受信するよう配置されている。特に、第２負荷１１２はチョークとして作動する。この作動特性は、第２周波数帯の電流が第２負荷１１２を越えてアンテナ１０２に沿って伝搬することを防止する。第２周波数帯は、約1850ＭHz〜1990ＭHzの個人通信サービス（ＰＣＳ）帯を有してもよい。さらに又は或いは、第２周波数帯は、約1710ＭHz〜1880ＭHzの欧州デジタル携帯電話系（ＤＣＳ）ＤＣＳ1800帯を有してもよい。しかし、本発明はこれらの例に限定されない。
【００１５】
図１に示されるように、第２負荷１１２は、互いに対向する区分１１４ａ，１１４ｂ及び互いに対向する区分１１６ａ，１１６ｂを具備する。これらの区分は軸１０３に対してほぼ直交する。さらに、第２負荷１１２は、軸１０３にほぼ平行な互いに対向する区分１１８ａ，１１８ｂを具備する。さらに、図１は、アンテナ１０２に対してこれらの区分が対称である状態を示している。
【００１６】
区分１１６，１１８は、第２負荷１１２にＵ形状部分を与える。Ｕ形状部分は、第１周波数帯での装置１００のインピーダンスを第２周波数帯での送信及び受信に望ましい値まで増加させる。
【００１７】
図１は、第２負荷１１２に存在する間隔Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3、及び装置１００の他の部品（すなわち、アンテナ１０２及び第１負荷１１０）を示す。これらの間隔は、チョーク部１１４のインピーダンスに影響を与えるよう設定される。本実施形態において、これらの間隔は振幅にほぼ等しい。
【００１８】
上述したように、負荷１１０，１１２はアンテナ１０２に関して対称である。第１及び第２の両周波数帯におけるこのような負荷の対称配置により、非対称の負荷から通常放出されるであろう放射（例えば、水平方向の放射）を打ち消すことができる。螺旋状負荷等の他のタイプの負荷は、このような打消しをしない。負荷配置の対称性の結果、直交偏波放射による損失を低減する。特に、このような負荷は、垂直偏向エネルギー及び水平偏向エネルギー間の変換に起因する効率損失を低減する。
【００１９】
また、負荷１１０，１１２を通して、アンテナ装置１００は、実際の寸法よりもあたかも「電気的に高い」かのように機能する。この機能は、付加により現れた有効放射抵抗を提供するという利点がある。さらに、負荷１１０，１１２間の結合は、負荷１１０のインピーダンスを好ましい状態に変えるよう作用する。加えて、負荷１１０，１１２の一方又は両方は、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）バンド幅をより改善するよう作用する。
【００２０】
また、整合回路網（例えば受動回路網）は、給電点１０８でアンテナ装置に結合してもよい。このような整合回路網は、ＶＳＷＲをより改善するよう構成されてもよい。
【００２１】
（アンテナ１０２、第１負荷１１０及び第２負荷１１２等の）アンテナ装置１００の要素は、１以上の適当な材料から製造してもよい。典型的な材料には、銅、ステンレス鋼、アルミニウム等の導電体がある。しかし、本発明はこれらの材料に限定されない。これらの導電体は種々の厚さ及び断面形状を有してもよい。
【００２２】
図１には種々の寸法が示されている。例えば、第１負荷１１０は幅Ｗ1を有する。さらに、第２負荷１１２は高さＨ、幅Ｗ2を有する。また、上述したように、アンテナ１０２は長さＬを有し、間隔Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3は第２負荷１１２に関連する。
【００２３】
本発明の実施形態は、基板により支持されたアンテナ装置を具備することができる。例えば、図２は、アンテナ装置１００の要素が印刷回路基板（ＰＣＢ）２０２に支持された典型的な一構造を示している。特に図２（Ａ）は、ＰＣＢ２０２の一面２０３に取り付けられ又は印刷されたアンテナ装置１００の要素を示す側面図である。
【００２４】
加えて、ＰＣＢ２０２は、一面２１６でベース２０４に取り付けられている。この取付けは、機械的留め具、接着剤等の種々の方法で行なうことができる。表面２１６の実質的部分は、接地平面を提供するよう導電性材料で構成されてもよい。
【００２５】
図２（Ａ）は、ベース２０４が表面２１６とは逆の表面２１８を有することを示している。ベース２０４の表面２１８は、自動車の外表面等の車両に取り付けることができる。この取付けは、機械的留め具、接着剤、吸着キャップ、ガスケット等の種々の方法で行なうことができる。
【００２６】
実施形態によっては、他のアンテナ装置もベース２０４に取り付けてもよい。例えば、図２（Ａ）は、アンテナ装置２０８及びアンテナ装置２１０を示している。これらのアンテナ装置は、印刷アンテナ、パッチアンテナ、マイクロストリップアンテナ等の種々のタイプであってもよい。さらに、アンテナ装置２０８，２１０は、携帯電話又は衛星電話信号、全地球測位システム（ＧＰＳ）信号、ビデオ又はラジオ放送信号（アナログ又はデジタル）等の種々の信号の移動を支えてもよい。例えば、典型的な一構造において、アンテナ装置２０８はＧＰＳパッチアンテナであり、アンテナ装置２１０はデジタル衛星ラジオパッチアンテナであり、装置１００の要素はデュアルバンド携帯電話アンテナとして作動する。
【００２７】
図２（Ａ）に示されるように、コネクタ２０６，２１２，２１４がベース２０４に取り付けられる。これらのコネクタはアンテナ装置に電気的接続を提供する。例えば、コネクタ２０６は給電点１０８に接続され、コネクタ２１２はアンテナ装置２０８に接続され、コネクタ２１４はアンテナ装置２１０に接続される。同軸ケーブル等の伝送線をこれらコネクタに取り付けることができる。このような伝送線は、車両内の１個以上の装置に結合される。典型的な装置には、携帯電話、ラジオ受信機、ビデオ受信機、コンピュータ装置（例えば、ラップトップコンピュータ、デジタル携帯端末（ＰＤＡ）等）、ＧＰＳ受信機等がある。
【００２８】
別の構造において、アンテナ装置は、１個以上のダイプレクサの使用により、コネクタを共有することができる。この機構は、ベース２０４まで延びる必要があるケーブルの数を減少させるという利点がある。
【００２９】
実施形態によっては追加の部品を有してもよい。例えば、図２（Ａ）は、隠れた内部空洞２２０をベース２０４が有することを示している。空洞２２０は、種々の回路、部品を含んでもよい。このような回路及び部品の例には、増幅器、ダイプレクサ、整合回路網がある。
【００３０】
例えば、空洞２２０は、アンテナ装置２０８及びコネクタ２１２間に結合された第１の能動低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）、アンテナ装置２１０及びコネクタ２１４間に結合された第２の能動ＬＮＡを含んでもよい。また、空洞２２０は、双方向作動を提供するために給電点１０８及びコネクタ２０６間にダイプレクサを含んでもよい。さらに、空洞２２０は、アンテナ装置が表面２１８にコネクタを共有できるように、１個以上のダイプレクサを含んでもよい。さらに又は或いは、整合回路網（例えば、１個以上のキャパシタ配置）を給電点１０８及びコネクタ２０６間に配置してもよい。
【００３１】
空洞２２０は、電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽を提供するために、亜鉛コーティング等の導電性材料で囲ってもよい。なお、他の材料も使用可能である。
【００３２】
別の構造においては、空洞２２０の外側の位置に回路、部品を載置してもよい。このような位置は、ベース２０４上、基板２０２上の１箇所以上の表面であってもよい。例えば、整合回路網は、ベース２０４の表面２１６上に載置してもよい。上述したように、このような整合回路網は、給電点１０８及びコネクタ２０６間を結合してもよい。このような回路、部品は、ＥＭＩ遮蔽を提供するために導電性材料で囲まれてもよい。
【００３３】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示された構造の平面図である。図２（Ｂ）は、比較的厚さの薄いＰＣＢ２０２を示している。進行２２方向と合うと、この構造は風に対する低抵抗を示す。また、図２（Ｂ）は、接地平面を提供するために、導電性材料２２１が表面２１６上に配置されていることを示している。
【００３４】
図３は、図２の構造と同様の構造を一部破断して示した側面図である。しかし、この構造は、基板２０２、ベース２０４、アンテナ装置２０８，２１０等の図２の要素を覆うレードーム３０２を具備する。
【００３５】
図４は、図２の要素を覆うために使用できる別のレードーム４００を示す斜視図である。レードーム４００は低背で空力的形状を有する。図４に示されるように、レードーム４００は、基板２０２を収容する突出部４０２を有する。
【００３６】
レードーム３０２，４００は、適当なマイクロ波特性を有するプラスチック等の種々の材料製であってもよい。このような特性の例には、１〜５の誘電定数、0.01〜0.001の損失正接がある。実施形態によっては、このようなレードームは紫外線に対し安定な射出成形プラスチック製であってもよい。
【００３７】
本明細書では、本発明の実施形態の深い理解のために、種々の特定詳細を述べた。しかし、このような特定詳細でなくても本発明を実施することができることは、当業者には理解されよう。他の例では、周知の作動、部品及び回路は、本発明を不明確にしないために詳細を説明していない。本明細書に開示された特定の構造的及び機能的詳細は代表例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３８】
例えば、25〜26mmという典型的な高さを開示したが、当業者であれば、容認可能なデュアルバンド性能を達成するために負荷の寸法、位置に加えて高さを変更することができるであろう。さらに、本明細書で説明したデュアルバンドはＡＭＰＳ帯及びＰＣＳ帯であったが、異なるデュアルバンド構成で適正に作動させるために、アンテナ装置（アンテナ及び負荷の寸法及び形状の両方）の第１及び第２の負荷を変更することができるであろう。このようなバンドの例には、ＧＳＭ帯及びＤＣＳ1800帯がある。また、本発明の実施形態は３バンド以上で作動させてもよい。例えば、追加の（例えば対称的）負荷を有する実施形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に従ったアンテナ装置を示す図である。
【図２】基板に支持されたアンテナ装置のそれぞれ（Ａ）側面図、（Ｂ）平面図である。
【図３】レードームにより囲まれた、基板に支持されたアンテナ装置を部分的に切り欠いた側面図である。
【図４】レードームの斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００  アンテナ装置
１０２  アンテナ
１０４  第１端
１０６  第２端
１１０  第１負荷
１１２  第２負荷
２０２  基板
２０３  表面
２０４  ベース
３０２  レードーム
【図１】
2007135212.tif 000003
【図２】
2007135212.tif 000004
【図３】
2007135212.tif 000005
【図４】
2007135212.tif 000006